Name: assessing agrochemical risk to mated honey bee queens
Uploaded: 2021-03-03T14:30:00
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에이미 캐시 아메드 박사, 나다니엘 J. 비치, 앨리슨 엘 산키 박사님이 이 사업을 수행해 주셔서 감사합니다. 이 출판물에서 무역 이름이나 상업용 제품에 대한 언급은 특정 정보를 제공하기 위한 목적으로만 사용되며 미국 농무부의 추천이나 보증을 의미하지는 않습니다. USDA는 동등한 기회 제공 자 및 고용주입니다. 이 연구는 국방 고급 연구 프로젝트 기관 # HR0011-16-2-0019에서 진 E. 로빈슨과 후이민 자오, USDA 프로젝트 2030-21000-001-00-D, 일리노이 시내 샹치에 있는 커뮤니티 칼리지 학생들을 위한 페노티픽 가소성 연구 경험의 보조금에 의해 지원되었습니다.

1. QMC 어셈블리
<ol><li>도 1B에도시된 바와 같이 삽입된 단일 계란 누워 판(ELP)을 부품(도1A)에서QMC를 조립한다. 작업자가 케이지에 추가될 때까지 피더 튜브를 추가하지 마십시오. 실험실 급 테이프로 4 개의 피더 구멍을 일시적으로 덮습니다.</li>
	<li>여왕 제외기와 먹이 챔버 문을 먹이실 위에 삽입하여 여왕이 먹이실에 들어가고 치료된 식단에 연락하?...

여성 독방 곤충뿐만 아니라 안락 사회 곤충 식민지의 여왕은 농약25,28,29,30,33과같은 생물학적 스트레스에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 꿀벌에서, 그들은 그들의 배려와 노동자 꿀벌에 의해 먹이의 변경을 통해 발생할 수 있기 때문에 여왕에 농약의 효력은 간접적일 지도 ?...

농산물에 대한 글로벌 수요 증가로 인해 현대 농업 관행은 종종 농약의 사용을 요구하여 작물 수확량을 줄이거나 해칠 것으로 알려진 수많은 해충을 통제해야합니다1. 동시에, 많은 과일, 야채, 견과류 작물의 재배자는 풍부한 작물 수확량을 보장하기 위해 상업 꿀벌 식민지에서 제공하는 수분 서비스에의존2. 이러한 관행은 꿀벌(아피스 멜라이프라)을포함한 수분 공급원이 발생할 수 있으며, 살충제 잔류물의 유해한 수준에 노출될 수 있습니다3. 동시에, 꿀벌 식민지에서 기생 바르로아 파괴기 mite 감염의 광범위한 존재는 자주 거브키퍼가 미티시드로 자신의 두드러기를 치료하도록 요구, 이는 또한식민지4의건강과 장수에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다4,5,6. 농약 제품의 유해한 영향을 줄이고 완화하기 위해, 그들의 사용에 대한 권장 사항이 유익한 곤충을 보호하기 위해 만들 수 있도록 구현 하기 전에 꿀벌에 그들의 안전을 완전히 평가 할 필요가있다.
현재 환경 보호국 (EPA)은 꿀벌 살충제 노출에 대한 계층적 위험 평가 전략에 의존하며, 이는 성인 꿀벌과 때로는 꿀벌 애벌레7에대한 실험실 테스트를 포함합니다. 낮은 계층 실험실 테스트 독성의 우려를 완화 하지 못하는 경우, 높은 계층 필드 와 반 필드 테스트 권장 될 수 있습니다. 이 실험실 시험은 근로자 수명에 대한 농약의 잠재적 영향에 대한 귀중한 통찰력을 제공하지만, 반드시 여왕에 미치는 영향을 예측하지는 않습니다, 이는 생물학적으로 노동자와 크게 다른8 행동과 행동9. 더욱이, 사망률을 넘어 곤충에 농약의 수많은 잠재적인 효력이 있다, 식민지 단위로 작동 하기 위해 조정 된 행동에 의존 하는 사회 곤충에 대 한 상당한 결과 가질 수 있습니다10,11.
사망률은 농약 살충제(12)의가장 일반적으로 고려되는 효과가지만, 이들 제품은 변경된동작(13,14, 15,16,기피 또는 유치17,18,19,수유 패턴20,21,22)을 포함하여 표적 및 비표적 절지동물 모두에 광범위한 영향을 미칠 수있습니다. ,20,21,22,23,24,25의증가 또는 감소. 사회 곤충의 경우, 이러한 효과는 체계적으로 식민지 상호 작용과 기능11을방해 할 수 있습니다. 이러한 기능 중, 식민지 단위9의나머지 부분에 의해 지원 되는 단일 계란 누워 여왕에 크게 의존 하는 재생, 농약 노출으로 인해 동요에 특히 취약 할 수 있습니다.
미숙한 여왕에 수행 된 연구는 미티치드에 대한 발달 노출이 성인 여왕 행동, 생리학, 생존26,27에영향을 미칠 수 있음을 입증했습니다. 유사하게, 전체 또는 감소된 크기의 콜로니를 이용한 연구는 농약이 짝짓기성공(28)을감소시키고, oviposition29를감소시키고,25,30,31의계란생산계란의 생존가능성을 감소시킴으로써 성인 꿀벌 여왕에 영향을 미칠 수 있음을입증했다. 이러한 현상은 이전에 전체 식민지의 사용 없이 관찰 하기 어려웠다, 사용 가능한 실험실 방법의 부족으로 크게 인해. 그러나 퀸 모니터링 케이지(QMC)(32)를 사용하여 엄격하게 통제된 실험실 조건 하에서 여왕 oviposition을 연구하는 방법은 최근 여왕 fecundity33에농약의 효과를 검사하기 위해 조정되었습니다. 여기서, 이러한 기술은 QMC에서 근로자 의 식단 소비를 측정하고 추적하는 추가 방법과 함께 자세히 설명됩니다.
이러한 방법은 전체 크기의 식민지를 요구하는 실험보다 더 유리하기 때문에 농약의 정확한 투여를 허용하여 일반적으로식민지내부에 존재하는 수만 명에 비해 노동자 수가 크게 감소하여 여왕을 프로비저닝합니다. 이 노출 기술은 여왕이 실제 시나리오에서 경험할 중고 노출을반영합니다. 마찬가지로, 여왕은 일반적으로 짝짓기 항공편35에대한 식민지 재생 (떼링)을 제외하고 는 하이브를 떠나지 않습니다. 메이트 꿀벌 여왕은 상업 여왕 육종가에서 구입하고 하룻밤 배송 할 수 있습니다. 일반적으로, 여왕 육종가들은 성공적인 짝짓기의 표시로 취해지는 계란을 낳기 시작했다는 것을 확인한 후에 여왕을 직접 판매합니다. 여왕 나이 또는 관련성에 대한 보다 정확한 정보가 필요한 경우, 연구원은 주문을하기 전에 여왕 육종가와 상의 할 수 있습니다.
QMC는 꿀벌 여왕 oviposition 및 계란 부화 비율32,33의정확한 관찰 및 정량화를 허용하고, 여왕 fecundity에 농약 노출의 효과와 관련된 귀중한 데이터를 산출. 여기에 제시된 대표적인 결과는 전신 신경독성 제비제 네오니코티노이드 살충제 이미다클로프리드36의현장 관련 농도에 만성적인 노출하에 QMC에서 배아 생존력을 정량화하는 실험을 설명한다. 일단 적용되면, imidacloprid는 식물 조직(37)에배신하고, 잔류물은 수많은 꿀벌 수분 식물38,39,40의꽃가루와 꿀을 검출되었다. imidacloprid에 노출은 꿀벌에 해로운 효과의 넓은 범위를 가질 수 있습니다 장애 된 성능(16,장애인 된 면역 기능41,식민지 확장 및 생존의 감소 속도42,43). 여기서, imidacloprid는 필드 실험이 꿀벌 여왕 oviposition29에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었기 때문에 시험 물질로 사용하기 위해 선택되었습니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Fluon</td>
			<td>BioQuip, Rancho Dominguez, CA</td>
			<td>2871A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Honey bee queens</td>
			<td>Olivarez Honey Bees, Orland, CA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imidacloprid</td>
			<td>Sigma-Aldritch, St. Louis, MO</td>
			<td>37894</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MegaBee Powder</td>
			<td>MegaBee, San Dieago, CA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge tubes 2 mL</td>
			<td>ThermoFisher Scientific, Waltham, MA</td>
			<td>02-682-004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needles 20 gauge</td>
			<td>W. W. Grainger, Lake Forest, IL</td>
			<td>5FVK4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Sulfate</td>
			<td>Sigma-Aldritch, St. Louis, MO</td>
			<td>P0772</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Queen Monitoring Cages</td>
			<td>University of Illinois Urbana-Champaign</td>
			<td></td>
			<td>Patent application number: 20190350175</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Sigma-Aldritch, St. Louis, MO</td>
			<td>S8501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Universal Microplate Lids</td>
			<td>ThermoFisher Scientific, Waltham, MA</td>
			<td>5500</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing agrochemical risk to mated honey bee queens

꿀벌에 대한 현재 위험 평가 전략은 성인 또는 미숙한 작업자 꿀벌에 수행 실험실 테스트에 크게 의존하지만, 이러한 방법은 정확하게 꿀벌 여왕에 농약 노출의 효과를 캡처하지 않을 수 있습니다. 꿀벌 식민지 안에 수정 계란의 유일한 생산자로, 여왕은 틀림없이 기능 식민지 단위의 가장 중요한 단일 멤버입니다. 따라서 농약이 여왕의 건강과 생산성에 미치는 영향을 이해하는 것은 농약 위험 평가의 중요한 측면으로 간주되어야 합니다. 여기에, 적응 방법은 꿀벌 여왕과 노동자 여왕을 작업자 다이어트를 통해 투여 농약 스트레스에 노출, 실험실에서 계란 생산을 추적하고 전문 케이지를 사용하여 첫 번째 인스타 백과를 평가, 여왕 모니터링 케이지로 언급. 이 방법의 의도된 사용을 설명하기 위해, 노동자 여왕 승무원이 imidacloprid의 치사 복용량을 포함하는 규정식을 공급하고 여왕에 대한 효력을 감시한 실험의 결과가 기술되었습니다.

계란의 생산은 계란 생산의 한 번 매일 관찰과 치료 그룹 당 15 케이지와 위에서 설명 한 대로 조립 및 유지 QMC에서 모니터링되었다. 주로 카니올란 주식의 새로 짝을 이린 여왕은 여왕 사육자로부터 하룻밤 사이에 구입하여 출하했으며, 일리노이 어바나 샴페인 대학의 꿀벌 연구 시설에서 표준 상업 방법에 따라 유지된 3개의 식민지에서 꿀벌 노동자를 얻었습니다. 여기서, 4개의 규정식 처리 단은...

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Assessing Agrochemical Risk to Mated Honey Bee Queens

이 프로토콜은 농약이 꿀벌(아피스 멜라이프라)재생에 미치는 이해를 향상시키기 위해 개발되었으며, 꿀벌 여왕과 그 노동자 관리인을 통제 된 실험실 환경에서 농약에 노출시키는 방법을 확립하고 관련 반응을 주의 깊게 모니터링합니다.

꿀벌 여왕을 짝짓기하는 농약적 위험 평가

Current risk assessment strategies for honey bees rely heavily upon laboratory tests performed on adult or immature worker bees, but these methods may not ...

농약 노출은 꿀벌 식민지의 모든 구성원에 큰 영향을 미칠 수 있습니다, 가장 중요한 회원을 포함, 여왕. 하지만 최근까지, 몇 가지 도구 이러한 효과 공부사용할 수 있다. 이 기술을 통해 연구자들은 현장에서 경험할 수 있는 조건을 시뮬레이션하는 통제된 조건하에서 여왕을 농약에 노출시킬 수 있습니다.꿀벌 여왕 계란 누워 행동을 방해하는 것은 매우 쉽기 때문에 실험 전과 중에 근로자와 여왕을 다룰 때주의하는 것이 중요합니다. 이러한 절차를 시연하는 것은, 에이미 플로이드와 엘리자 Litsey, 침략적인 종 및 꽃가루 건강 연구 단위, 꿀벌 연구 실험실에 실험실 기술자가 될 것입니다. 먼저, 여왕 모니터링 케이지, 또는 QMC를 조립, 문 패널을 삽입하여, 다음 먹이 챔버 를 통해 먹이 챔버 문에 여왕 제외를 삽입, 입력하고 치료 된 다이어트에 연락에서 여왕을 유지합니다.단일 ELP를 삽입합니다. 작업자가 케이지에 추가 될 때까지 피더 튜브를 추가하고 실험실 등급 테이프로 4 개의 피더 구멍을 일시적으로 덮지 마십시오. 꿀벌 식민지에서 덮인 작업자 무리가 들어있는 왁스 빗 프레임을 수집하고 배양 한 후, 닫힌 꿀벌을 곤충 장벽 페인트가 늘어선 열린 용기로 닦아 꿀벌이 기어 나가는 것을 방지합니다.각 QMC의 계란 누워 챔버에 무게로 적어도 50 벌을 추가합니다. 다양한 유전 풀이 도입되도록, 적어도 세 개의 식민지에서 작업자 꿀벌의 유사한 수를 얻고, QMC에 꿀벌을 추가하기 전에 혼합 할 수 있습니다.영수증 48시간 이내에 상업용 육종가에서 구입한 여왕을 사용하십시오. 여왕이 여전히 배송 케이지 안에 있는 동안, 투명 한 비닐 봉지에 놓습니다. 그런 다음 이산화탄소 가스 통에 연결된 플라스틱 튜브의 한쪽 끝을 가방 내부에 놓고 캐니스터 밸브를 부드럽게 열어 이산화탄소 가스가 흐를 수 있도록 합니다.가방이 가스로 팽창하면 캐니스터 밸브를 닫고 가방을 닫아 가스내부를 가두세요. 30초 동안 또는 여왕이 움직이지 멈출 때까지 가방을 닫아 두십시오. 여왕이 의식이 없는 것으로 관찰되면 선적 케이지를 열어 여왕을 제거하십시오.알을 놓는 방문을 부분적으로 열고 의식이 없는 여왕을 부드럽게 안에 놓고 뚜껑을 닫습니다. 각 QMC에 두 번째 ELP를 추가합니다. 두 개의 ELP 상단에 실험실 테이프를 배치하여 QMC 프레임에서 분리되지 않도록 하고 작업자가 케이지를 빠져나가는 것을 방지합니다.케이지는 섭씨 34~35도, 상대 습도 50~70%의 안정적인 환경 조건을 가진 어두운 인큐베이터에 배치합니다. 농약으로 엮인 식단을 관리하기 위해 아세톤과 같은 적절한 용매로 농약의 스톡 솔루션을 준비하여 섭취화학의 바람직한 최종 농도를 달성할 수 있는 농도로 준비한다. 자당 용액, 상업용 꽃가루 보충제 또는 둘 다에서 농약 적 치료를 투여하십시오.냉장 또는 실온, 50% 자당 용액에 적당한 양의 스톡 솔루션을 추가하여 같은 날 실험식단을 준비한다. 중간 속도로 소용돌이에 의해 철저하게 혼합. 꽃가루 보충제의 경우, 자당 용액에 농약 스톡 솔루션의 계산 된 금액을 추가하고 분말 보충에 추가하기 전에 철저하게 소용돌이.식이 요법을 피더 튜브에 추가하고 QMC에 넣기 전에 피더 가중치를 기록하십시오. 계란 누워를 정량화하려면 인큐베이터에서 QMC를 제거하여 시작합니다. 명확한 ELP의 뒷면을 검사하고, 계란이 있는 경우 관심 있는 접시 앞의 문 패널을 제거합니다.ELP 를 가로질러 테이프를 제거하고 ELP와 QMC 내부의 꿀벌 사이에 문 패널을 밉니다. 도어 패널을 제자리에 두고 ELP를 제거하고 ELP 셀 내부의 계란 수를 계산하고 기록합니다. 단단한 표면에 ELP 오픈 셀 측의 가장자리를 아래로 눌러 계란을 제거합니다.계란이 빠지면 QMC의 빈 ELP를 교체하십시오. QMC 바깥쪽의 ELP 뒤에 있는 도어 패널을 부드럽게 제거하고 교체합니다. 두 번째 ELP에서 필요에 따라 반복하고 완료되면 QMC 전체에서 테이프를 교체합니다.음식 소비를 모니터링하려면 음식을 2일마다 갓 준비한 식단으로 대체하십시오. 새로운 피더 튜브를 준비하고 계란 생산 모니터링 활동을 시작하기 전에 무게를 측정합니다. 오래된 튜브를 새로운 튜브로 바꾸고 오래된 튜브를 폐기하기 전에 무게를 측정합니다.피더 튜브와 소비되지 않은 식단의 최종 체중을 동일한 튜브의 무게와 비교하여 식단 소비를 추정합니다. 하루에 한 번 확인하여 피더가 비어 있는지 확인합니다. 피더 튜브가 비어 있거나 비어 있는 경우 제거하고 리필하고, 튜브의 무게를 전후로 기록하고, QMC에 대한 2일 다이어트 소비 합계에 차이를 추가합니다.QMC 실험 중 선택한 지점에서 이전에 설명한 대로 QMC에서 갓 낳은 알을 함유한 ELP를 제거하지만 ELP에서 계란을 빼내지 는 않습니다. 먼저 ELP를 PCR 플레이트 씰로 덮은 다음 범용 마이크로 플레이트 뚜껑을 덮고 포화 칼륨 황산염 용액으로 건조기 안에 놓습니다. QMC에서 ELP를 제거한 후 약 78시간 부화율을 평가합니다.셀 의 바닥에 있는 C 자형 애벌레는 성공적인 부화 이벤트를 나타냅니다. QMC가 과잉 작업자로 채워진 경우, 실험 중에 선택한 시점에서 작업자 꿀벌을 샘플링하여 생리학의 치료 유발 변화를 평가합니다. 샘플링하기 전에 ELP와 QMC 내부 사이에 도어 패널을 배치하고 ELP를 제거합니다.조심스럽게, 케이지의 기지에서 약 0.5 센티미터 문 패널을 들어 올리고 페더급 핀셋을 사용하여 QMC 내부에서 작업자 꿀벌을 제거합니다. 유전자 발현 분석을 위해 꿀벌을 액체 질소에 동결시키고 섭씨 80도에 보관하십시오. 수집된 꿀벌을 후속 분석을 위해 보존하고 원하는 샘플 수가 수집될 때까지 이 프로세스를 반복합니다.식이 imidacloprid 치료 관련 변화는 푸아송 로그 선형 일반화 추정 방정식을 구현 하 여 평가 되었다, 자동 회귀 상관 매트릭스. 일일 계란 생산은 꽃가루 보충및 10억 분의 5 개의 imidacloprid를 포함하는 자당을 주어진 QMC에서 현저하게 낮았습니다. 용량 의존 효과 자당 및 꽃가루 보충 모두에서 투여 된 imidacloprid 치료에 대 한 각 QMC에서 생산 하는 계란의 총 수에 관찰 되었다.QMC에서 관찰된 가장 큰 감소로 10억 분의 1의 이미다클로프리드를 공급했으며, 그 다음으로 꽃가루 보충제와 자당 10개 부품이 그 뒤를 이었다. 생산된 총 계란의 차이는 대조군과 QMC 사이에 관찰되지 않았으며, 10개의 부품당 10개의 부품을 공급하고 꽃가루 보충제만 먹였습니다. 꽃가루 보충, 물과 자당 소비는 매 48 시간 동안 기록 되었다 48 시간 10 또는 12 일.자당 소비의 일일 속도 크게 실험 진행으로 증가, 하지만 꽃가루 보충 소비의 속도 감소. 꽃가루 소비의 높은 비율은 10 부분 당 10 부분-10 억 imidacloprid 꽃가루 보충에서 관리 될 때 관찰 되었다. 그리고 꽃가루 보충 및 자당 용액으로 10 또는 50 부품이 투여되었을 때 비율이 감소하였다.오래된 꿀벌을 사용하는 것은 여왕의 수용을 보장하고 재활성화를 통해 노동자를 줄이는 데 중요합니다. 또한 중요한 것은 여왕을 주의 깊게 다루고 케이지를 안정적인 환경에서 유지하는 것입니다.

Research

JoVE Journal

Biology

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연구

생물학

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